JP2016014669A - 長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物上に形成されるとともに各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷の検知精度を向上することのできる照明装置を提供する。
【解決手段】各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲外の光が遮光板４０によって遮られるので、各ＬＥＤ２が中央から略５０°の光照射範囲に大部分の光を照射するように構成されており、各レンズ１０，２０を通過した光が各ＬＥＤ２の並設方向にＬＥＤの光照射範囲と同等の角度範囲内の様々な方向に向かって進む場合でも、所定の照射角度範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲内の光だけが照射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば紙、鋼板等の帯状部材を成形する工程において、コンベアによって長手方向に移動する長尺物の表面を検査するラインセンサカメラ用の照明装置に関するものである。

一般に、この種の照明装置としては、所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光するロッドレンズとを備え、長尺帯状の検査対象物の上方に配置されるとともに、各光源の光がロッドレンズを通過して検査対象物の所定の位置に線状または帯状に照射されるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２２５５９１号公報

ところで、前記照明装置では、図１０に示すように、各光源１００からの光がロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向と直交する方向に集光されるので、検査対象物Ｗの前記所定の位置Ｌの照度を効率的に上げることができ、前記所定の位置ＡＲをラインセンサカメラ１２０で撮像して検査対象物Ｗの表面の傷の有無を正確に検査する上で有利である。

一方、図１０に示すように、検査対象物Ｗ上には各光源１００の並設方向に細長く延びる傷Ｋ１や各光源１００の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２が発生し得る。ここで、図１１に示すように、各光源１００の並設方向に細長く延びる傷Ｋ１にロッドレンズ１１０を通過した光が照射される場合、各光源１００の光はロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向と直交する方向に集光されるので、傷Ｋ１内に陰となる範囲ＳＡが発生し、ラインセンサカメラ１２０によって傷Ｋ１の有無を検知することが可能である。これに対し、図１２に示すように、各光源１００の光はロッドレンズ１１０によって各光源１００の並設方向には集光されないので、例えば各光源１００が各光源１００の並設方向における所定の角度範囲α（中心からの角度範囲）に光を照射するように構成されている場合は、ロッドレンズ１１０を通過した光も前記角度範囲α内で様々な方向に向かって進み、各光源１００の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２内に陰となる範囲が生じ難く、ラインセンサカメラ１２０によって傷Ｋ２の有無の検知精度を向上することが難しいという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検査対象物上に形成されるとともに各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷の検知精度を向上することのできる照明装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光する集光レンズとを備え、各光源の光が前記集光レンズを通過して所定の照射位置に線状または帯状に照射される長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置において、 前記集光レンズと前記所定の照射位置との間に設けられ、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光を前記所定の照射位置に照射されないように遮る遮光手段を備え、前記遮光手段を各光源の並設方向に所定のピッチで配置された複数の遮光板から構成している。

これにより、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光が遮光板によって遮られるので、所定の照射角度範囲以外の光が遮光板によって遮られ、所定の照射位置には所定の照射角度範囲内の光だけが照射される。

本発明によれば、遮光板によって所定の照射角度範囲以外の光が遮られ、所定の照射位置には所定の照射角度範囲内の光だけが照射される。このため、検査対象物上に各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷があり、検査対象物上に遮光板を通過した光が照射される場合に、検査対象物との相対的な配置角度によってその傷内に影となる範囲を確実に発生させることができるので、検査対象物上に形成されるとともに各光源の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷の検知精度を向上する上で極めて有利である。

本発明の実施形態の照明装置の斜視図 照明装置の正面断面図 照明装置の要部正面断面図 ＬＥＤの指向特性図 第１変形例を示す照明装置の正面断面図 第２変形例を示す照明装置の正面断面図 第３変形例を示す照明装置の要部正面断面図 第４変形例を示す照明装置の要部正面断面図 第５変形例を示す照明装置の側面断面図 従来の照明装置を用いた検査装置の斜視図 従来の照明装置を用いた検査状態を示す図 従来の照明装置を用いた検査状態を示す図

本発明の照明装置を図１乃至図３を参照しながら説明する。

この照明装置は、図１に示すようにＸ方向に延びるように形成された略箱状の照明装置本体１と、Ｘ方向に並設された光源としての複数のＬＥＤ２と、各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられた集光レンズとしての第１レンズ１０及び第２レンズ２０と、複数の光ファイバー３０とを備えており、例えば製造工程において鋼板等の長尺帯状の検査対象物Ｗが長手方向に搬送されるコンベアの上方に検査対象物Ｗの幅方向（図１におけるＸ方向）に延在するように設けられ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに線状または帯状に光を照射するように構成されている。尚、以下の説明において水平方向は図１のＸ方向及びＹ方向が含まれる面とし、上下方向はＸ方向及びＹ方向に直交する方向とする。

各ＬＥＤ２は周知の砲弾型のＬＥＤから成るが、周知のチップ型のＬＥＤや他のタイプのＬＥＤを用いることも可能である。各ＬＥＤ２は互いにＸ方向に等間隔をおいて配置され、それぞれ照明装置本体１内に固定されている。

第１レンズ１０は各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられた周知のシリンドリカルレンズから成り、図１に示すように上面が平面状に形成され、下面が凸状に形成されている。

第２レンズ２０は各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられたシリンドリカルレンズであり、図１に示すように上面及び下面が凸状に形成されている。

第２レンズ２０と検査対象物Ｗとの間には複数の遮光板４０を有する。また、各ＬＥＤ２は所定のピッチＰ１（本実施形態では２０ｍｍ）で配置されている。また、各遮光板４０は前記所定のピッチＰ１と同一寸法のピッチＰ２で各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように配置され、各遮光板４０は隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されている。さらに、各遮光板４０は上下方向に延びるように配置され、各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲（例えば本実施形態では２０°程度）外の光が検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに照射されないように構成されている。また、各遮光板４０は各ＬＥＤ２の並設方向に延びる一対の板状部材４１によって互いに固定されている。板状部材４１は光を反射し易い部材から形成することも可能である。

具体的には、各遮光板４０の上下方向寸法ｈは数ｍｍ〜数十ｍｍ（本実施形態では４０ｍｍ）であり、黒アルマイト加工されたアルミニウムの薄板から成る。尚、黒アルマイト加工されたアルミニウムの板の他に、光を反射し難く、ＬＥＤ光源からの熱に対する耐熱性を有する板状部材が適している。

以上のように構成された照明装置では、各ＬＥＤ２からの光が各レンズ１０，２０によってＹ方向に集光される。また、各ＬＥＤ２からの光が各レンズ１０，２０によって各板状部材４１の間に集光されるように構成されていることが好ましい。

ここで、 例えば各ＬＥＤ２が図４に示すような指向特性を有する場合、つまり、中央部から略２０°の光照射範囲内の照射量が最も照射量の多い中央部の光の照射量の９０％以上となり、中央部から略４０°の光照射範囲内の照射量が最も照射量の多い中央部の光の照射量の７０％以上となり、また、中央部から略５０°の範囲に大部分の光を照射する指向特性を有する場合、図２及び図３に示すように、各ＬＥＤ２からの光は各レンズ１０，２０によってＸ方向に集光されないので、各板状部材４１の間には様々な角度から光が照射される。また、各板状部材４１の間にはＬＥＤ２の配置ピッチＰ１と同一のピッチＰ２で各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように複数の遮光板４０が設けられ、各遮光板４０の上下方向寸法ｈと各遮光板４０のピッチＰ２との関係が、Ｐ／ｈ＝ｔａｎ２６．７°となるように構成されているので、様々な角度から照射される光のうち最大でも２６．７°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られる。また、本実施形態では、各遮光板４０は隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されているので、図３からわかるように、様々な角度から照射される光のうち略２０°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲である略２０°内の光だけが照射される。

このように、本実施形態によれば、各レンズ１０，２０を通過した光のうち各ＬＥＤ２の並設方向における所定の照射角度範囲、例えば略２０°の照射角度範囲外の光が各遮光板４０によって遮られるので、各ＬＥＤ２が中央から略５０°の光照射範囲に大部分の光を照射するように構成されており、各レンズ１０，２０を通過した光が各ＬＥＤ２の並設方向にＬＥＤ２の光照射範囲と同等の角度範囲内の様々な方向に向かって進む場合でも、所定の照射角度範囲である１５°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られ、検査対象物Ｗの上面の所定の照射位置ＡＲに所定の照射角度範囲である略２０°内の光だけが照射される。このため、検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２があり、検査対象物Ｗ上に各遮光板４０を通過した光が照射される場合に、照明装置と検査対象物Ｗとの相対的な配置角度によってその傷Ｋ２内に影となる範囲を確実に発生させることができるので、検査対象物Ｗ上に形成されるとともに各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２の検知精度を向上する上で極めて有利である。

また、各遮光板４０は黒アルマイト加工されたアルミニウムの薄板のように光を反射し難い板状部材から成るので、照射角度範囲外の光を各遮光板４０によって確実に遮ることができる。

尚、本実施形態では、各遮光板４０がＬＥＤ２のピッチＰと同一のピッチで各ＬＥＤ２の並設方向に並ぶように配置されているものを示した。これに対し、図５に示すように、各遮光板４０の間にさらに複数の追加遮光板４２を設けることも可能である。また、各追加遮光板４２は各ＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向に位置が揃っている。この場合、前記所定の照射角度は狭くなるが、各ＬＥＤ２からの光のうち真下に向かう光は各追加遮光板４２によって遮られることがないので、各追加遮光板４２を設けても前述と同様の作用効果を達成可能である。

また、本実施形態では、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されているものを示したが、図６に示すように、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対してＬＥＤの並設方向における略中央に配置されていなくても、前述と同様の効果を達成可能である。尚、各遮光板４０が隣り合う２つのＬＥＤ２に対して各ＬＥＤ２の並設方向における略中央にそれぞれ配置されている方が、各ＬＥＤ２からの光を有効に利用することができるので、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。

尚、本実施形態では、集光レンズとして２つのシリンドリカルレンズである第１及び第２レンズ１０，２０を用いるものを示した。これに対し、各レンズ１０，２０を設けずに集光レンズとして単一または複数の円柱形状のロッドレンズやリニアフレネルレンズを設けることも可能である。

尚、本実施形態では、集光レンズを通過した光のうち所定の照射角度範囲として略２０°の範囲以外の光が各遮光板４０によって遮られるものを示した。これに対し、出願人は、前記所定の照射角度範囲が７．５°以上３０°以下であれば、検査対象物Ｗ上に形成されるとともに各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２の検知精度を向上する上で有利であることを経験から見出した。

また、図７に示すように、各遮光板４０を前記所定の照射位置ＡＲに対して各ＬＥＤ２の並設方向に所定の角度θ４だけ傾けて設けることも可能である。この場合、図７に示すように、前記所定の照射位置ＡＲには各遮光板４０の傾斜方向に沿った光が照射されるので、第１実施形態と同様に検査対象物Ｗ上に各ＬＥＤ２の並設方向と直交する方向に細長く延びる傷Ｋ２がある場合に、傷Ｋ２内に影となる範囲をより確実に発生させることができ、傷Ｋ２の検知精度を向上する上でより有利である。

尚、図７のように各遮光板４０を傾ける場合、その角度θ４は５°以上であることが好ましく、１０°以上であることがより好ましい。また、角度θ４は６０°以下であることが好ましい。出願人はこれらの適した角度を経験により見出したが、他の角度であっても前述と同様の作用効果を達成可能である。

尚、本実施形態では、各遮光板４０が照明装置本体１の外側に配置されているものを示したが、各遮光板４０を照明装置本体１内に設けることも可能である。

また、図８に示すように、本実施形態において、各ＬＥＤ２を各遮光板４０の傾斜角度θ４と略等しい角度だけ傾斜させることも可能である。これにより、各ＬＥＤ２からの光をより有効に利用することができ、高効率化及び高出力化を図る上で好ましい。

尚、本実施形態において、図９に示すように、第２レンズ２０と複数の遮光板４０の上端との間に各ＬＥＤ２の並設方向に延在するように設けられ、主に第２レンズ２０からの光を各ＬＥＤ２の並設方向に拡散させる拡散レンズ６０をさらに追加することも可能である。この場合、拡散レンズ６０として、特開２００７−２２５５９１号公報に示されているように透明なポリカーボネイトや透明なポリエステル等の樹脂材料から成るシート状のレンズ基板の上面に複数のレンズ部が設けられたものを使用することも可能であり、周知のレンチキュラーレンズを使用することも可能である。拡散レンズ６０を追加することにより、所定の集光位置ＡＲにおける照度のむらを低減することができ、検査精度の向上を図る上で極めて有利である。

１…照明装置本体、２…ＬＥＤ、１０…第１レンズ、２０…第２レンズ、３１…上部固定ブロック、３２…下部固定ブロック、３３…中間ブロック、４０…遮光板、４１…板状部材、ＡＲ…所定の照射位置、Ｋ１…傷、Ｋ２…傷、Ｗ…検査対象物。

Claims (4)

1. 所定方向に並設された複数の光源と、各光源の並設方向に延在するように設けられ、各光源からの光を主に各光源の並設方向と直交する方向に集光する集光レンズとを備え、各光源の光が前記集光レンズを通過して所定の照射位置に線状または帯状に照射される長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置において、
   前記集光レンズと前記所定の照射位置との間に設けられ、集光レンズを通過した光のうち各光源の並設方向における所定の照射角度範囲外の光を前記所定の照射位置に照射されないように遮る遮光手段を備え、
   前記遮光手段を各光源の並設方向に所定のピッチで配置された複数の遮光板から構成した
   ことを特徴とする長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置。
2. 前記各光源を所定のピッチで配置し、
   前記各遮光板を、各光源の並設方向に各光源の配置ピッチと同一のピッチで配置するとともに、隣り合う２つの光源に対して各光源の並設方向における略中央にそれぞれ配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置。
3. 前記各遮光板を、前記所定の照射位置に対して各光源の並設方向に所定の角度だけ傾けて配置した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置。
4. 前記集光レンズと各遮光板との間に各光源の並設方向に延在するように設けられ、集光レンズからの光を主に各光源の並設方向に拡散させる拡散レンズをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の長尺物の表面をラインセンサカメラを用いて検査する装置における照明装置。

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